細胞內的嘧啶核苷酸主要來自于從頭合成途徑和補救合成途徑。對于正常分化的細胞和靜止的細胞，補救合成途徑是嘧啶核苷酸的主要來源。對于惡性增殖的細胞來說，補救合成途徑生成嘧啶核苷酸的量無法維持細胞生存，細胞只能依賴于從頭合成途徑。因此，抑制了 DHODH 的活性即可阻止 DNA、RNA、糖蛋白等生物大分子的合成，調節(jié)細胞的異常增殖和代謝。近年來，DHODH 已被確證是多種疾病的治療靶點，如癌癥、病毒性感染、自身免疫性疾?。愶L濕關節(jié)炎和多發(fā)性硬化）等。但是其抑制劑的研發(fā)仍然遇到了許多挫折，比如：長期使用會產(chǎn)生很大的毒副作用、抑制劑的脂溶性高、選擇性差。因此，尋找新型有效、副作用小的 DHODH 抑制劑用于治療免疫相關疾病及腫瘤已經(jīng)成為研究熱點。

　　本文采用“結構導向”的藥物設計方法，尋找類藥性質好的 DHODH 抑制劑。首先通過保留基本的藥效團和細胞活性篩選，獲得了先導化合物 3，其對DHODH 的 IC₅₀ 為 250 nM。隨后研究者通過分析 DHODH 蛋白和Brequinar 類抑制劑之間的相互作用，發(fā)現(xiàn)了兩個可能形成氫鍵的氨基酸殘基T63 和 Y356，通過在該位置進行結構改造并考慮化合物的理化性質（如水溶性和脂溶性），設計了一系列 Brequinar 類似物。其中化合物 41（DHODH IC₅₀= 9.71 nM）和 46（DHODH IC₅₀= 28.3 nM）具有良好的體外活性和較好的理化性質（水溶性提高，cLogP 降低）。（圖1）

圖1.化合物41和46的結構式（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

　　將化合物合物 46 與 DHODH 蛋白進行共晶復合物的培養(yǎng)，結果如圖 2 所示。與之前所報道的 DHODH／Brequinar 類似物共晶復合物結果相一致，化合物 46 占據(jù)了由 α1 和 α2 螺旋結構組成的泛醌結合位點并通過大量的疏水相互作用與 DHODH 口袋里的殘基側鏈（L42、M43、L46、P52、A55、A59、F62和T63）形成相互作用（圖2A）。處于更深口袋的萘啶環(huán)可以與附近的疏水殘基（F96、V134、V143、T360、Y356、L359和P364）形成范德華力相互作用（圖2A）。羧基分別與氨基酸殘基Q47、R136、T360形成氫鍵作用、離子鍵作用、水分子介導的氫鍵作用。不同的是，萘環(huán)上新引入的氮原子與 Y356 殘基中的羥基距離為 3.3 Å，可以形成額外的氫鍵作用（圖2B）。

圖2.化合物 46 與 DHODH 的相互作用（PDB: 6CJG）（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

　　挑選化合物 41 進行藥代動力學實驗，小鼠口服給藥時，化合物具有較長的半衰期（t_1/2=2.78 h）和較低的清除率，口服生物利用度達到了 56%。這些優(yōu)異的藥效和藥代動力學參數(shù)使得化合物 41 可以進行進一步臨床前研究，并成為早期臨床發(fā)展的候選藥物。

　　由于 DHODH 抑制劑在治療急性髓系白血病具有較好的效果，因此研究者評估了代表性化合物對 HL-60 細胞的抗增殖活性。結果如圖 3 所示，化合物可以較強的抑制 HL-60 細胞的增殖活性。當補充尿苷時，細胞的抑制效果減弱，證明化合物是通過抑制 DHODH 而非細胞毒來發(fā)揮作用的，這進一步驗證了化合物的作用機制。（圖3）

圖3.DHODH 抑制劑對白血病細胞株 HL-60 中的影響（圖片來源：《J. Med. Chem.》）

　　小M 的小思考：

　　嘧啶核苷酸作為細胞中合成生物大分子的重要原料，對細胞增殖、新陳代謝等具有重要意義。由于 DHODH 蛋白是嘧啶核苷酸從頭合成途徑的關鍵酶，抑制其功能可以抑制一些異常細胞的增殖，因此是有效治療癌癥、自身免疫性疾病等的重要靶標。Brequinar 和 Leflunomide 是以 DHODH 為靶標開發(fā)的兩個藥物，其中Brequinar主要用于治療癌癥和自身免疫性疾病，而Leflunomide 是一個前體藥物，它的活性代謝產(chǎn)物 A771726 能夠用于治療自身免疫性疾病。但臨床研究表明，這兩種藥都存在著不良反應，如腹瀉、瘙癢、ALT 和 AST 升高、脫發(fā)、皮疹等，因此尋找有效、低毒的 DHODH 抑制劑依然意義重大。本研究通過“結構導向”的藥物設計策略發(fā)現(xiàn)了高活性且藥代動力學性質優(yōu)異的 DHODH 抑制劑，具有重要的研究價值。

　　參考文獻

　　Madak J T, et al. Design, Synthesis,and Biological Evaluation of 4?Quinoline Carboxylic Acids asInhibitors of Dihydroorotate Dehydrogenase. J. Med. Chem., 2018, 61 (12),5162–5186.

　　相關產(chǎn)品：

　　Vidofludimus

　　Vidofludimus(4SC-101; SC12267)是免疫抑制劑，能抑制 DHODH，在不影響淋巴細胞增殖的條件下抑制 IL-17 的分泌。

　　熱門產(chǎn)品線：

　　天然產(chǎn)物：

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